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Photovoltaik-Anlagen sollen über Jahrzehnte zuverlässig Strom erzeugen. Doch wie verändern sich die dabei eingesetzten Materialien unter jahrelanger Sonneneinstrahlung, Hitze, Kälte, Wind und Feuchtigkeit? Und können dabei Nano- oder Mikroplastikpartikel freigesetzt werden? Diesen Fragen widmet sich das Forschungsprojekt »PV-MiPLAS« des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale).

Die Entwicklung von mikroelektronischen Anwendungen erfordert leistungsfähige und hochreine Ausgangsmaterialien. Gemeinsam mit der PSC Polysilane Chemistry GmbH arbeitet das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) im Projekt »SilaTec« an einer modularen Prozess- und Analytikplattform für die Herstellung, Aufreinigung und Qualitätskontrolle solcher Precursor-Materialien.

In der Photovoltaik gewinnen neben höheren Wirkungsgraden auch ein geringerer Materialeinsatz, nachhaltige Werkstoffe sowie die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Solarmodulen an Bedeutung. Ein großes Potenzial bieten Glas-Glas-Module, bei denen die Solarzellen zwischen zwei Glasscheiben geschützt sind. Durch den Einsatz dünnerer Scheiben (dünner als 2.2mm) können Material und Gewicht eingespart werden, gleichzeitig steigt jedoch die Herausforderung, die mechanische Stabilität sicherzustellen. Hier setzt das Projekt »SmaShGlas« des Fraunhofer-Centers für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle (Saale) an.

Die Photovoltaik ist eine der zentralen Schlüsseltechnologien für eine klimaneutrale und sichere Energieversorgung. Um die Leistungsfähigkeit moderner Solarzellen weiter zu steigern, müssen jedoch nicht nur die Zellen selbst, sondern auch die Verfahren zu ihrer elektrischen Kontaktierung weiterentwickelt werden. Genau hier setzt das Forschungsprojekt »LOTSE« am Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) an.

Die Energiewende stellt hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Solaranlagen, Stromnetzen, Batteriespeichern und weiteren elektrischen Energiesystemen. Deshalb ist es wichtig, mögliche Schäden oder Alterungserscheinungen frühzeitig zu erkennen, bevor sie zu Leistungsabfällen, kostspieligen Reparaturen oder sogar Ausfällen führen. Hier setzt das Projekt »ALIVE« des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) an

Die Kosten und Folgen des Klimawandels werden uns immer mehr bewusst. Für Konzerne und Nationen weltweit ist es wichtig, nach sauberen Energielösungen und Innovationen zu suchen, die zur Dekarbonisierung beitragen können. Dazu hat das EU-finanzierte Projekt VIPERLAB die Perowskit-Photovoltaik als bedeutsame Technologie für die Zukunft der europäischen Photovoltaik ermittelt.

Solarzellen mit höchsten Wirkungsgraden liefern Strom kostengünstig und verbrauchen dabei weniger Fläche und Ressourcen. Sie ermöglichen auch neue Produkte, wie Elektroautos, die sich über Solarzellen aufladen lassen. Der Wirkungsgrad von Siliziumsolarzellen lässt sich aufgrund von physikalischen Grenzen nicht mehr beliebig steigern. Mit Tandemsolarzellen aus mehreren lichtabsorbierenden Schichten sind dagegen Wirkungsgrade von über 35 Prozent möglich, weshalb sie im Fokus der aktuellen Solarzellenforschung stehen. Im Fraunhofer-Leitprojekt »MaNiTU« entwickeln sechs Fraunhofer-Institute nachhaltige, höchsteffiziente und kostengünstige Tandemsolarzellen auf Basis neuer Absorbermaterialien.

Wachsende globale PV-Entwicklungen und -Implementierungen gehen einher mit einer zunehmenden Anzahl von IP-Problemen und Patentverletzungsklagen. Im Projekt IP-Schutz sollen hochauflösende Material- und Dünnschicht-Analytikmethoden für »next generation«-Solarzelltechnologien entwickelt und so zur Bewahrung des geistigen Eigentums deutscher und europäischer Marktteilnehmer beigetragen werden.

Im Forschungsprojekt TruStable entwickeln wir datengetriebene und physikbasierte Modelle zur Vorhersage der Degradation von Perowskit-Silizium-Tandemzellen. Durch die Kombination von Zell- und Modulanalyse, beschleunigten Alterungstests, Feldversuchen und innovativer Mikroanalytik sollen Alterungsmechanismen frühzeitig erkannt und die Zuverlässigkeit der Technologie signifikant verbessert werden.

Wie lassen sich PV‑Batteriespeicher zuverlässiger und nachhaltiger betreiben? Das Projekt PVStorAGE kombiniert Simulation und Felddaten, um Betriebsstrategien zu optimieren und die Lebensdauer moderner Energiespeichersysteme zu verlängern.